雨量异常数据的空间维度分析与甄别

水雨情自动测报系统在中国防汛、水文和气象等领域广泛应用。自动测报的雨量作为防汛预警的触发条件之一,其质量和精度直接影响预警的可信度。为避免引起错误预警,需要对异常雨量进行实时分析和过滤。探究了雨量在空间平面上的相关性,将拉依达准则、肖维勒准则、格拉布斯检验和狄克逊检验4种统计方法运用到空间维度对比分析,推断某点雨量是否异常。其中,肖维勒准则综合表现最好,其准确度、精确率、召回率和F1分数分别为0.86、0.78、0.83和0.80;格拉布斯检验和狄克逊检验结果相近,受区域分组内可能存在多个异常雨量的影响,表现都比肖维勒准则稍差;拉依达准则表现最差,但其精确率最高,为0.97。结合算法流程优化多次被判定异常的雨量有效,算法精确率能够得到显著提升。事实证明,从空间平面判断某点雨量是否异常是可行的,能够切实帮助水利监管部门提高预警质量,降低人工成本。     

基于隶属云的安全监测异常数据识别方法研究

传统3σ准则在监测序列异常数据识别上应用广泛,但其仅适用于符合正态分布的数据序列.然而由于监测数据质量易受环境、设备和外在受力等因素影响,不可避免会出现含离群点的监测序列,传统方法对于含较多离群点的"台阶型"、"振荡型"序列则极易出现漏判现象.通过引入隶属云发生器,结合隶属云3b准则对监测数据进行初筛,以监测数据序列的...     

基于卷积神经网络的大坝安全监测数据异常识别

为了减轻大坝安全监测数据异常识别的数据处理压力,解决传统方法难以辨别非最值异常点的问题,提出利用卷积神经网络(CNN)识别大坝安全监测数据异常模式.监测数据过程线的周期性及异常值的显著差别使CNN得以发挥图像分类功能,分别将存在单个突跳点、无异常、存在震荡段、台阶、多个突跳点、台坎的监测数据过程线作为6类图像,人工生成...     

基于改进随机森林算法的水文监测数据异常识别研究

为了提高水文监测的准确性,提出基于改进随机森林算法的水文监测数据异常识别方法。采用全局数据模式建立水文监测数据库管理模型,通过水文监测数据源之间的异构性参数,结合数据源的结构化特征分析,采用水文变化语义约束的特征分析方法,建立水文监测数据异常滤波模型;通过改进随机森林算法,进行水文监测数据异常特征提取,根据观测数据流的模式变化实现对水文监测数据的异常数据特征聚类分析和模式识别;通过构建动态水文观测数据与水文的时空分布模型,采用高层语义特征分析方法,根据实时水位数据流的量化参数分析,采用语义相似性度量方法,通过在线观测数据清洗,实现对水文监测数据异常特征识别和聚类分析,提高水文动态监测能力。仿真结果表明,采用该方法进行水文监测数据异常识别的可靠性较高,对水文变化的动态分析和识别能力较强,可提高水文监测的质量水平。     

孤立森林算法在大坝监测数据异常识别中的应用

大坝安全监测数据的可靠性和完整性是分析监测效应量变化规律、评判大坝运行性态的前提,有必要对大坝安全监测异常数据进行识别和清除,以提高监测数据质量。将适用于大数据处理的孤立森林算法应用于大坝监测异常数据识别中,首先通过小波变换提取监测数据的趋势项,然后采用孤立森林算法对扣除趋势项的剩余量进行异常值识别。通过实例对比分析发现该方法能有效识别大坝监测数据的异常值。     

基于M估计量及标准四分位间距的安全监测数据异常识别的改进方法

水电工程安全监测数据的异常识别是科学评价大坝安全性态的前提。为了解决传统的3σ准则运用于“台阶型”、“震荡型”监测数据序列异常在线识别时极易出现的漏判问题,引入Andrews M估计量和标准四分位间距替代传统3σ准则中的总体位置参数和总体尺度参数,构建了新的判别准则。工程实践及敏感性分析表明:该方法能有效消除“台阶型”和“震荡型”离群点对识别结果带来的不利影响;抗离群点影响的比例提升到25%,异常识别的准确性及可靠性提升明显。研究成果可为水电工程安全状况和运行性态的评价提供参考。     

基于奇异谱分析的大坝安全监测数据异常值识别技术研究

对基于奇异谱分析的大坝安全监测数据异常值识别技术进行了研究,证明了该技术能够对趋势性或周期性数据序列进行分析,验证了该技术在大坝安全诊断领域的适用性和有效性.基于奇异谱分析的异常值识别技术不需要预先人工建立数学模型,在测点数量较多且需要及时反馈的大坝安全智能诊断领域中有较大优势.此外,奇异谱分析不涉及对环境量的考察,因...     

大坝变形监测数据异常值检验与分析

大坝安全监测资料中可能存在一些异常测值.这些异常测值对大坝结构性态评价和大坝安全监控会产生较大影响,必须进行判断和处理.介绍了狄克松判别法和格拉布斯判别法,并对某水电厂监测数据进行了实例分析.结果表明:狄克松判别法和格拉布斯判别法对于大坝安全监测数据中有个别异常测值的情况都可以进行检验和定位.大坝变形受很多因素的影响,其异常观测值不一定就是粗差,可能包含有其他方面的信息,因此对发现的异常值需要进行综合分析.     

基于EAHP-EWM-博弈TOPSIS的大坝风险识别方法

针对大坝风险指标具有不确定性和模糊性的特征,提出了1种基于EAHP-EWM-博弈TOPSIS组合模型的大坝风险识别模型,即通过可拓层次分析法和熵权法分别确定风险评价指标的主、客观权重,同时引入博弈理论确定最佳组合权重,并构造加权标准化决策矩阵,然后利用TOPSIS法计算出各风险因子与理想解的相对接近度作为风险因子排序的依据来识别大坝的主要风险源,最后将该方法应用于福建省某大坝的风险识别。工程实例表明,影响该大坝安全服役的主要风险因子为坝体渗流与两岸渗流,相对接近度分别为0.712 7、0.855 2,识别的主要风险因子和工程实际情况相吻合,验证了模型的有效性。本模型的区分度相比其他模型更明显,为大坝的除险加固和风险管理提供了有效依据。     

基于相似测点残差信息挖掘的大坝变形异常值识别方法研究

为了提高监测数据中异常量的识别精度,提出了一种基于相似测点残差信息挖掘的大坝变形异常值识别方法。通过EMD算法进行相似测点变形的残差分离;基于变形残差与测点变形的相关性定量地研究测点间的残差权重,进而采用LSTM算法对变形测值进行训练得到估计变形量;最后建立异常值识别空间并分析变形中的异常值。由工程案例计算可知,该变形异常值识别方法可靠,精度高。     

基于RMR和模糊模式识别法的围岩质量评价及其强度参数的确定

首先简单介绍了RMR法和模式识别直接法的原理，其次简要阐述了Hoek-Brown强度准则及岩体强度估算新方法的原理，最后结合工程实例，分别用RMR法和模式识别直接法评价围岩质量以及通过RMR总分值应用Hoek-Brown强度准则确定围岩的力学参数。通过对硐段岩体质量的评价及其力学参数的确定，为后续的工作提供参考。     

云南省水资源-经济-社会-水生态协调度评价

为科学评价云南省2006～2016年水资源-经济-社会-水生态系统协调度水平,引入阴-阳对优化（YYPO）算法、投影寻踪（PP）和正态云模型（CM）,构建了YYPO-PP-CM水资源-经济-社会-水生态协调度评价模型。从水资源、经济、社会、水生态系统中遴选出20个指标来构建水资源-经济-社会-水生态系统协调度评价指标体系和等级标准,采用云模型正向发生器来计算各分级评价指标隶属度;选取了8个标准测试函数对YYPO算法的优化性能进行仿真验证,并与粒子群优化（PSO）算法、布谷鸟搜索（CS）算法等4种传统优化算法的性能进行对比。基于PP基本原理,利用云南省2006～2016年水资源-经济-社会-水生态指标数据构造投影寻踪优化目标函数,通过YYPO-PP给出各评价指标权重,同时,根据隶属度矩阵和权重矩阵来计算水资源-经济-社会-水生态协调度评价的分级确定度,并进行评价分析,最后将评价结果与投影寻踪法、模糊评价法的结果进行比较。结果表明：① YYPO算法的寻优精度优于PSO、CS等传统优化算法,具有较好的开发、探索平衡能力和全局极值寻优能力。② YYPO-PP-CM模型将云南省2006～2007年水资源-经济-社会-水生态协调度评价为“极不协调”,2008～2009年为“不协调”,2010年为“基本协调”,2011～2014年为“较协调”,2015～2016年为“协调”,表明近10 a来云南省水资源-经济-社会-水生态系统协调度水平持续提升。③ 评价结果与投影寻踪法、模糊评价法的评价结果基本一致。④ YYPO-PP-CM模型兼具客观性、模糊性和随机性,既能客观确定评价指标权重,反映水资源-经济-社会-水生态协调度评价分级的定性概念,又能反映隶属程度的不确定性,具有良好的应用价值。     

基于雷达和雨量站的权重校准法研究及其应用

利用雷达测量降雨可获得流域面上的瞬时降雨分布,但数据有一定的误差,可利用雨量站实测资料修正。以湖北省白莲河水库流域为例,首先运用集对分析方法确定雷达估算降雨场的Z~I关系,然后结合流域雨量站点对雷达估算降雨量进行校准。在此基础上提出了一种基于雷达和雨量站点资料的权重校准法,通过雨量站确定流域内各网格的降雨量级,对各网格的雷达测量降雨量精度进行调整,以充分发挥两种降雨估算方法各自的优势,得到比较理想的流域面雨量,最后将其输入到三水源新安江洪水预报模型,与其他降雨估算方法进行比较,洪水预报精度有一定提高。     

基于降雨资料的雨量预警指标阈值求解模型

为保证雨量预警指标阈值在有效周期范围内发挥预警作用,通过分析现有雨量预警指标阈值的确定方法,提出了基于区域临界雨量法-降雨灾害同频率法-R/S分析法的雨量预警指标阈值求解模型。将该模型应用于江苏省泰兴市降雨时间序列的分析,对最大日降水量时间序列进行阈值确定、趋势分析,并用指标阈值进行预警验证。结果表明,该模型的雨量预警指标阈值确定结果相较单一模型更为准确,且具有一定的时效性,可为农村基层防汛预报预警提供参考。     

基于时效匹配法的融合降雨临近预报研究

基于天气雷达外推的降雨临近预报其有效预报期通常不超过3h,而数值天气预报的预热问题"Spin-up"往往导致短期内的预报能力较差.鉴于此,本研究通过"取长补短"设计了一种依据临界成功率指标(CSI)和均方根误差(RMSE)的时效匹配方法,对两者的降雨预报进行融合,并选取了位于大清河水系的阜平、紫荆关流域的4场时空分布均...     

高压隔离开关异常原因分析及防范

长洲水利枢纽电站的隔离开关是非常关键的设备,其运行的可靠性直接影响电站的安全稳定运行及经济效益,分析高压隔离开关异常的原因,提出相应的改造方案及防范措施,才能确保电力生产工作的顺利进行。     

卫星小站系统在实时雨水情数据交换中的应用

介绍了百色水情分中心原有的实时雨水情数据交换现状,探讨通过卫星小站网络与水情分中心专用网络的配置连接,安装和配置实时雨水情数据库和水情交换系统,实现利用水利部卫星小站系统进行实时雨水情数据传输交换。     

一种降雨异常值探测的新方法

经典箱形图运用到有偏数据时,常常将超过触须区间的有偏数据错误地判断为异常值。为适应降雨数据这类偏态数据的异常值探测,引入偏态的抗差描述参数,对经典箱形图法进行偏态改造,从而使新的触须区间可更准确地描述数据分布。将改造箱形图与经典箱形图分别应用到无异常值和有异常值两种情况,其结果显示改造箱形图能更适应有偏数据,探测风险明显减小,同时探测效果有保证。     

高阿水库灌区洪水资源利用量及其效益分析

针对江苏徐淮北部地区的高阿水库灌区的水利工程布局和水资源开发利用实际状况,提出了基于水库汛限水位动态控制方法的区域洪水资源利用策略。在汛限水位动态控制运用与短期降雨预报相结合的方法基础上,采用长系列调节计算法计算了高阿水库灌区的洪水资源利用量。运用工业供水效益分摊系数法和农业供水效益分摊系数法计算了洪水资源利用量在乡镇工业和灌溉供水方面的经济效益,并依据高阿水库洪水调蓄区的重要生态功能保护目标,评价分析了洪水资源利用策略对高阿地区重要生态功能保护区区域规划的实施及目标的实现的促进保障作用。